C語言一維數組完全指南：聲明、初始化、字符數組與經典算法實戰

數組：同類型元素的連續集合

數組提供固定大小、連續內存、下標隨機訪問的數據結構。C 語言數組下標從 0 開始，長度不可變 (VLA 除外)。

一、聲明與定義

1. 基本語法

int arr[10];           // 10個int，未初始化 (垃圾值)
int arr[10] = {0};     // 全部初始化為 0
int arr[] = {1,2,3,4,5}; // 推導長度 = 5
int arr[5] = {1,2};    // 前2賦值，其餘自動 0

2. 合法與非法聲明

// ✅ 合法：常量表達式
int a[5+3];
int b[10*2];

// ❌ 非法：變量作為長度 (C90)，VLA (C99 可選，非標準)
int n = 10;
int c[n]; // 依賴編譯器支持，避免使用

二、下標訪問與邊界

int a[10];
a[0] = 1;     // 首元素
a[9] = 10;    // 末元素
// a[10] = 11; // ❌ 越界！未定義行為，編譯器不檢查

// 變量下標
for (int i = 0; i < 10; i++) scanf("%d", &a[i]);
for (int i = 9; i >= 0; i--) printf("%d ", a[i]);

三、字符數組與字符串

1. 字符數組初始化

char c1[5] = {'H','E','L','L','O'};     // 無\0，非字符串
char c2[6] = {'H','E','L','L','O','\0'};// 手動加\0
char c3[] = "HELLO";                    // 自動加\0，長度6
char c4[10] = "HELLO";                  // 餘下填\0

2. 字符串輸出與長度

char s[] = "Hello";
printf("%s\n", s);     // 遇\0停止
printf("%zu\n", strlen(s)); // 5 (不含\0)
printf("%zu\n", sizeof(s)); // 6 (含\0)

// 手動遍歷
for (int i = 0; s[i] != '\0'; i++) putchar(s[i]);

四、經典算法實戰

1. 冒泡排序 (升序)

void bubble_sort(int *a, int n) {
    for (int i = 0; i < n-1; i++) {
        for (int j = 0; j < n-1-i; j++) {
            if (a[j] > a[j+1]) {
                int t = a[j]; a[j] = a[j+1]; a[j+1] = t;
            }
        }
    }
}
// 優化：若某輪無交換，提前結束

2. 字符數組逆序

void reverse(char *s) {
    int len = strlen(s);
    for (int i = 0, j = len-1; i < j; i++, j--) {
        char t = s[i]; s[i] = s[j]; s[j] = t;
    }
}
// 注意：字符串字面量不可修改！須用數組 char s[] = "..."

3. 有序數組二分查找刪除

// 返回新長度，元素前移覆蓋目標
int delete_sorted(int *a, int n, int target) {
    int l = 0, r = n-1, pos = -1;
    while (l <= r) {
        int m = l + (r-l)/2;
        if (a[m] == target) { pos = m; break; }
        else if (a[m] < target) l = m+1;
        else r = m-1;
    }
    if (pos == -1) return n; // 未找到
    for (int i = pos; i < n-1; i++) a[i] = a[i+1];
    return n-1;
}

五、數組作為函數參數

// 三種等價聲明
void print(int a[]);
void print(int a[10]);
void print(int *a);

void print(int *a, int n) { // 必須額外傳長度
    for (int i = 0; i < n; i++) printf("%d ", a[i]);
    puts("");
}

// sizeof 陷阱
void trap(int a[10]) {
    printf("%zu\n", sizeof(a)); // 輸出 8 (指針大小)，非 40！
}

六、多維數組初探

int m[2][3] = {{1,2,3}, {4,5,6}};
m[0][1] = 99; // 第0行第1列
// 內存連續：1 2 3 4 5 6

七、避坑清單

總結

數組是 C 語言最高效的聚合類型。掌握聲明初始化、下標訪問、字符串\0約定、函數參數退化、經典排序查找算法，嚴守邊界檢查、初始化、\0結尾三大鐵律，能編寫高性能、安全的數組代碼。大數組、可變長度場景轉用 malloc 動態內存。